停電的風險

馬克·埃爾斯伯格（Mark Elsberg）的科學驚悚片《停電》（Blackout）描繪了似乎是最黑暗的停電場景之一，其中潛在的肇事原因是虛假的時間和不同步。作者精彩地描述了一種意外的，長時間停電導致日常生活逐漸奔潰的情況。電話、電視和互聯(lián)網開始出現(xiàn)故障。通信停止了。電力不足使加油站無法運行，從而使運輸和供應陷入停滯。這本書的主人公之一，一個前黑客，提出了一個關于恐怖襲擊的論文，作為停電背后的原因。

要理解停電威脅，我們必須看到現(xiàn)在和即將發(fā)生的事情之間的區(qū)別。在媒體中廣為人知的不久的將來的新型分布式智能電網與當前的配電系統(tǒng)有很大的不同。根據定義，它是由以下內容組成“智能電網，是所有能源市場參與者之間存在通信以提供能源服務，從而確保降低成本，提高效率，以及整合包括可再生能源在內的分布式能源”。它具有許多的優(yōu)勢，但是需要非常堅實和強大的同步基礎設施基礎，這樣智能電網才能健康的發(fā)展。確保智能電網穩(wěn)定的關鍵屬性包括準確的時間，穩(wěn)定的頻率及其高度精確的同步。

智能電網 vs 傳統(tǒng)配電

說到傳統(tǒng)的電力行業(yè)，電是由電廠發(fā)電（產生），由運營商配電（分配），最后才是我們（消費者）。一百多年來，家家戶戶和工廠的單向供電效果非常好，然而今天，這已經不夠了。經濟的發(fā)展需要不斷增長的電力需求。與基礎設施建設相關的限制也不斷出現(xiàn)。解決方案的討論因需要保護環(huán)境，為子孫后代服務而受到阻礙。

幸運的是，我們看到了電力行業(yè)向工業(yè)4.0新時代的變革和轉型。今天，屋頂上安裝了光伏板，我們看到了越來越多的風力渦輪機和沼氣廠。這些新的能源使我們能夠增加社會使用的能源庫。在未來的智能分布式電力產業(yè)中，標準電廠的主要作用將被削弱，電力將由多個等效電廠同時發(fā)電。

這些 "發(fā)電廠 "肯定是距離很遠。與現(xiàn)代配電相反，電力將不得不進行雙向傳輸，而且這些方向將隨著時間的推移而動態(tài)變化。類似于鐵路交通管理的原則也適用于此，不同的是，“開關”的等價物必須在“軌道”兩邊同時切換，其精度為百萬分之一秒（微秒，1μs）。這個操作是由IED（智能電子裝置）繼電器（上述的“開關”）來完成的。Elproma NTS-5000大師級設備以納秒級任命IEEE C37.238和IEC61850規(guī)范挑戰(zhàn)。

1μs的精度符合IEEE C37.238, IEC61850

為什么1μs的精度有這么大的意義？間隔時間長了，就會使輸電線路開路時間過長，造成停電。由于智能電網中同時有很多的發(fā)電者和使用者，因此IED繼電器開關的時間和同步性就顯得尤為重要。除了局部缺陷外，管理不當還可能導致多余能源的不良積累。能源管理將基于平衡能源過剩和不足。這些參數的極端值可能會觸發(fā)保護措施，導致不受控制的多米諾骨牌效應的故障，甚至可能導致停電。系統(tǒng)中的能源既不能太多，也不能太少。網絡必須始終包含“恰到好處”的能源，而這些能源本身是無縫的、時變的。智能電網控制的重點可能將損耗降到最低，并最大限度地?高電力傳輸的效率（有功功率和無功功率）。這個目標既可以通過對當前發(fā)電源的效率進行精確的控制（例如，人們可以減速或定期關閉風力渦輪機，以確保防止能源過剩），也可以通過使用IED完成的配電線路連接路徑的動態(tài)變化來實現(xiàn)。因此，為了做出正確的決定，人們應該了解實際情況，即“此時此地”的準確信息——無論是在本地還是遠程層面。

配有本地時鐘的相位測量單元（PMU）用于測量電流的狀態(tài)。如在IED的情況下，即連接裝置設備。系統(tǒng)監(jiān)控過程中，假設后置濾波信息（如到達的數據有不可接受的延遲）很可能反映了實際的能源狀況。在此基礎上，控制站通過向IED發(fā)出線路控指令來推斷未來下一刻的情況。這就是智能電網中的時變、動態(tài)輸電結構，其穩(wěn)定性取決于時間和同步性。

作為DEMETRA項目2015-2016年的成果，Elproma開發(fā)了新的智能電網PTP服務器系列，包括NTS-5000 大師級和新的NTS-pico3系列從時間服務器。

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Elproma時間服務器

在新的工業(yè) 4.0 理念正在改變技術格局的世界中，提出了更高的時間同步要求。ELPROMA專注在時間同步方案30余年，是NTP PTP/IEEE1588 IRIG網絡時間同步解決方案的世界領先者，旨在保持計算機時鐘高度穩(wěn)定和準確。該公司為關鍵基礎設施（智能電網、電信5G、MiFID2金融、工業(yè)4.0、自動駕駛、政府和全球企業(yè)）提供穩(wěn)健和安全的時間。

PTPIEEE 1588 Grandmaster

NTP 時間服務器stratum1

ePRTC*PRTCPRC時鐘

PTP硬件時間戳

PTP擴展卡（可做master或slave）

高可用性支持（HA）

兩路冗余天線（天線安裝無需額外供電，與時間服務器網線連接，供電，最長700m）

支持NTP/PTP/IRIG-B/1PPS+ToD

多種配置文件：電信5G，電力，金融等

MTBF：391000小時